二楼马克楼

下面发目录
一.概况
二.地球本身的可利用资源
三.近地小行星可用的资源
四.月球可利用的资源
五.水星可利用的资源
六.太阳附近的光能
七.火星可利用的资源
八.小行星带可利用的资源
九. 木星及其卫星和木星环的可利用资源
十.木星以外的土天海冥和柯伊伯带的可利用资源

第一章、概况
先讲讲太阳系早期的演化吧。
太阳系可能是一个超巨星生命终点爆炸以后的一部分，一团星云逐步演化形成的。在这个过程中，重元素会往内圈跑，轻元素往外面跑。
所以，越往里面，行星的重金属含量越高，往外面，水和甲烷，氢气的含量越高。
例如最里面的水星，有6成以上是铁和镍。整一个金属球。外边的天王星，海王星，和冥王星，甚至柯伊伯带和奥尔特云，里边的水和甲烷含量都极高极高。这个是常识，宇宙是不缺乏我们生存必须的水和碳的，任何星系基本一致。
所谓的资源。
一是空间，就是住的地方，基本要求是比较方便获取生存的必需品。
二是能源，包括裂变原料比如铀235，聚变原料比如氕氘氚，光能，石化燃料等等。
三是生存必须的物资，比如水和食物
四是金属非金属等材料及其原料。
下面我们就按这四样东西来进行介绍。

第二章 、地球本身的可利用资源
实际说起来，地球本身有足够人类生存千年的矿产，地表1公里内的矿物采完了可以往更深的地方采，海底也有30，000亿吨的锰结核可以进行商业开采。石油和煤炭采完了还有天然气和可燃冰。以现有的技术，开发这些资源远远比采集太空矿物成本低得多。哪怕是从泥土中提炼铝和铁，成本也远远低于从外太空获得金属的成本。
至于生存空间，改造沙漠，高山，雨林，冰原的成本也远远低于太空殖民。
但是关键在于地球的资源能源分布很不均匀。人类有史以来为了争夺更好资源和生存空间导致的战争从来没有停下来过。随着人类的武器杀伤能力进一步增加，核战争，生物武器，基因武器，人工智能，还有陨石撞击，宇宙射线暴等等导致的灭绝风险太大了。所以早一些开发外太空的资源，实现太空工业，建立太空殖民地还是非常有必要的。

盘他

第三章、小行星可用的资源
先说说近地小行星，这个大家都比较陌生。但是可能它比月球的资源更容易利用一些，有可能是先被利用的。
这些小行星围绕太阳公转，轨道和地球轨道靠得很近。时不时还会来个撞一撞地球，来个大灭绝什么的。比如学界目前认为恐龙大灭绝和近地小行星撞击地球有关。

三、近地小行星火箭效率
观测和计算表明，发射飞船到部分近地小行星所需的能量（Δv）比发射到月球要小。

上图来自论文： Ross S D. Near-Earth Asteroid Mining[J]. Space, 2001.
四、近地小行星的自转
小行星自转周期在10小时左右是比较普遍的。这样热量分布也比较平均，有利于电子设备和机械设备正常工作。下图为小行星自旋周期分布图。

上图引用于论文：李翔宇, 尚海滨. 载人小行星探测目标选择[J]. 载人航天, 2015, 21(3):278-285.

四、开发小行星的方法
利用近地小行星的方法通常有三种：
一是直接用飞船从近地小行星上面采集矿物；
二是设法俘获近地小行星到地球轨道上面成为地球卫星再进一步开发；
三是直接改造近地小行星为特殊功能的基地，作为太空城和中转站。

四、用金属小行星的矿物建造一个太空城的一种方法
下面我们分析一下其中金属小行星的一种低成本开发方法。
由于金属小行星本身接近于纯金属，直接可以熔铸为优质的金属部件。金属小行星开发难度远远低于其他类型的小行星。金属小行星的成分和建造LNG船的9%镍钢极为相近。这是一种耐低温的，拉伸强度在700MPa左右的优质钢材。而我们常用的建筑用螺纹钢的抗拉强度在300-500MPa之间。

图片引用于以下论文：严春妍, 李午申, 薛振奎,等. LNG储罐用9%Ni钢及其焊接性[C]// 第十二次全国焊接学术会议. 2007.
以现阶段的技术水平和资金投入水平来说，俘获到地球轨道上需要的能量和工程量将是非常大的，用飞船采矿后运回地球是得不偿失的。
通过火箭运输机电设备，能源设备，通信设备和控制设备到近地小行星上面，就地取材熔铸金属，生产钢板和钢管，直接改造近地小行星成为太空城是容易做到，成本低廉且具备较大价值的一个方法。一个成型的金属太空城。
通过遥控，或者远程更新代码可以控制这些自动化设备进行生产，现在蓬勃发展的人工智能对于小行星建设也会有很大的帮助。
在初步建成太空设施的时候，宇航员的加入可以极大地加快太空城的建设。

在地球上把通信设备，控制计算机，小型核电站，光热发电用的设备，采矿设备，熔炼金属的设备，焊接设备，机床和3D打印设备等集成为3-5个舱室。用火箭发射到目标金属小行星上面。
然后在小行星上组装一起以后，就可以采集小行星上的金属，熔炼生产光滑的钢板，和钢条。光滑的钢板可以作为反射镜，也可以建造容器和舱室。
用这些钢板和钢条，可以搭建钢架结构和大面积聚光反射镜。反射阳光获得的极高的温度可以用来熔铸金属，也可以用于光热发电。地球轨道附近的太阳辐射强度约为1300W每平方米。1平方千米的聚光就可以达到1300MW,即使最终转化为电能的只有20%，那么也是非常可观的。接近于一座地面核电机组的发电量。

光热发电所需的反射镜，管道，容器和蒸汽机的大型部件，都可以就地取材，直接熔铸焊接来获得。发电需要的工质例如熔盐，气体和水可以从彗星或者其他小行星上面获取。只有部分精密部件，发电机和控制设备需要从地球上获取。
这个获得电能的方法优于光伏太阳能发电板和建造大型裂变核电站。发射质量，工程难度和成本都要低得多。要进一步扩大发电功率也是比较容易的。
用这样的方法，我们可以低成本地建造发电用的蒸汽机和反射镜组建更大的能源系统，进而制造更多的工业设备，建造更多的建筑设施，并建造大型太空飞船的船体。一步步完成个由高品质镍钢建造的大型太空城。
小行星存在自旋，而我们要把光反射镜一直对着太阳，通信天线一直对着地球。其中一种方法是在小行星的自转轴上面建立钢架结构，一根圆柱形钢柱垂直焊接在钢架结构上面。工业舱和基于工业舱扩展出来的太空城可以是绕着钢柱旋转的多个旋臂或者圆盘结构。控制圆盘的旋转可以实现天线一直朝向地球，聚光镜一直朝向太阳。更高速的圆盘可以产生合适的离心力，用于把熔融的金属加工成型。

图片引用于论文：陈昕, 范海涛. 太阳能光热发电技术发展现状[J]. 能源与环境, 2012(1):90-92.

太空城旋臂和轮型的旋转太空城的用途
如下图，近地小行星上面用金属小行星熔铸的镍钢条，焊接建造一座高10km高的四棱塔。在小行星自转轴上建造固定轴，或者直接用电推进器把小行星转起来。使钢架塔沿黄道面逆时针旋转，最终塔顶的旋转线速度达到400m/s。由于镍钢自重和旋转带来的拉力，塔顶的线速度再高就很容易被拉断。
改造多个小行星，建造一样的钢架塔。利用钢架塔的线速度，那么就可以用极少的能量，把小行星带和火星的飞船抛射回地球，或者从地球轨道把飞船抛射到火星和小行星带。飞船自身要携带的燃料非常少。
假设旋臂为圆柱形，金属小行星的金属直接熔铸的镍钢预计抗拉强度P为700MPa，密度ρ为7800kg/吨。F是圆柱地步受到的总离心力，L是圆柱的长度，那么F=0.5ρ*L*S*a=P*S；
F1是圆柱顶端的飞船受到的离心力，V是飞船旋转的线速度，a是离心加速度。那么F1=ma=mV*V/L，可以推导出V*V=L*a=2P/ρ=424m/s。
可以看出，用镍钢做圆柱形的飞船的抛射臂，最多只能有424m/s的线速度，这个是个极限值，速度再增加，离心力会把抛射臂自身拉断。塔状钢架，环状钢架，圆盘状钢架会使得钢架结构强度更强，可以承受更大的了拉力。其中环状和和圆盘状钢架会使飞船有更多的停靠窗口而易于停靠。
假如钢架高度为L=10km，线速度为424m/s那么离心加速度为a=18m·s-2，接近于2倍地球重力。在钢架中部接近地球重力，非常适合建造太空城居住区。

第四章 月球可利用的资源
月球开发到一定程度可以住人的。南北极有水，捕获彗星或部分小行星也可以获得水。在月球表面可以挖深坑建立玻璃温室作为农场，晚上可以盖上保温壳，用另一面太阳能发电，电网送电过来，用日光灯培育植物。
由于日夜温差大，辐射射线太厉害，大部分建筑可以依托于现有的熔岩洞建造，甚至可以在地面一下建造穿透月球的地铁，大量的工业设施，生活设施和矿洞都可以依托于地铁来布局。
月球整体工业水平发展到一定程度以后，就可以建造大规模的地面建筑。
除了生存空间和优越的航天条件。以及没有地震，地下水，塌方，熔岩等而比较好开采的矿物。
月球最重要的还是月壤中富含的便于核聚变的能源，氦三。
这东西可能是人类未来几千年的储备能源了。

月壳由多种主要元素组成，包括：铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝 月球有丰富的矿藏，据介绍，月球上稀有金属的储藏量比地球还多。月球上的岩石主要有三种类型，第一种是富含铁、钛的月海玄武岩；第二种是斜长岩，富含钾、稀土和磷等，主要分布在月球高地；第三种主要是由0．1～1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。月球岩石中含有地球中全部元素和60种左右的矿物，其中6种矿物是地球没有的。
月球的矿产资源极为丰富，地球上最常见的17种元素，在月球上比比皆是。以铁为例，仅月面表层5厘米厚的沙土就含有上亿吨铁，而整个月球表面平均有10米厚的沙土。月球表层的铁不仅异常丰富，而且便于开采和冶炼。据悉，月球上的铁主要是氧化铁，只要把氧和铁分开就行；此外，科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法。在月球表层，铝的含量也十分丰富。
月球土壤中还含有丰富的氦3，利用氘和氦3进行的氦聚变可作为核电站的能源，这种聚变不产生中子，安全无污染，是容易控制的核聚变，不仅可用于地面核电站，而且特别适合宇宙航行。据悉，月球土壤中氦3的含量估计为715000吨。从月球土壤中每提取一吨氦3，可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。从目前的分析看，由于月球的氦3蕴藏量大，对于未来能源比较紧缺的地球来说，无疑是雪中送炭。许多航天大国已将获取氦3作为开发月球的重要目标之一。
月球表面分布着22个主要的月海，除东海、莫斯科海和智海位于月球的背面（背向地球的一面）外，其他19个月海都分布在月球的正面（面向地球的一面）。在这些月海中存在着大量的月海玄武岩，22个海中所填充的玄武岩体积约1010千米，而月海玄武岩中蕴藏着丰富的钛、铁等资源。若假设月海玄武岩中钛铁矿含量为8%，或者说二氧化钛含量为4.2%，则月海玄武岩中钛铁矿的总资源量约为1.3×1015～1.9×1015，尽管这种估算带着很大的推测性与不确定性，但可以肯定的是月海玄武岩中丰富的钛铁矿是未来月球可供开发利用的最重要的矿产资源之一。
克里普岩是月球高地三大岩石类型之一，因富含钾、稀土元素和磷而得名。克里普岩在月球上分布很广泛。富含钍和铀元素的风爆洋区的克里普岩被后期月海玄武岩所覆盖，克里普岩混合并形成高灶和铀物质，其厚度估计有10～20千米。风暴洋区克里普岩中的稀土元素总资源量约为225亿至450亿吨。克里普岩中所蕴藏的丰富的钍、轴也是未来人类开发利用月球资源的重要矿产资源之一。
此外，月球还蕴藏有丰富的铬、镍、钠、镁、硅、铜等金属矿产资源。